135 / 150
Актуальные проблемы в машиностроении
. Том 4. № 2. 2017
Материаловедение
в машиностроении
____________________________________________________________________
135
аустенита (вакансий, дислокаций), генерируемых в поверхностном слое стали в процессе ее
облучения потоками ионов азота [2]. Повышение концентрации хрома в слое в соответствии
с диаграммой Шефлера должно приводить к возрастанию содержания в нем аустенитной
фазы. Кроме этого, увеличение толщины насыщенного азотом слоя при постоянном флюенсе
ионов будет приводить к снижению концентрации азота в слое и выделению в нем меньшей
объемной доли частиц нитрида хрома, что также может способствовать возрастанию
содержания в слое аустенитной фазы.
Известно, что аустенитные хромоникелевые стали в гомогенном состоянии являются
слабыми парамагнетиками. Однако вследствие образования ультрадисперсных частиц
-
фазы в поверхностном слое азотированной стали можно было ожидать существенного
повышения ее магнитных свойств по сравнению с исходными. На рисунке 4 приведены
зависимости магнитных характеристик модифицированных азотом слоев для образцов стали
10Х17Н13М2Т, обработанных ионами азота при различных температурах.
550 600 650 700 750 800 850 900
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
Т, К
Исх.
мВ
а
550 600 650 700 750 800 850 900
2
4
6
8
10
12
14
Т, К
Исх.
кA
м
б
Рис. 4.
Зависимость сигнала ЭДС
(
а
) и градиента
Н
(б) поля остаточной намагниченности
на поверхности образцов стали 10Х17Н13М2Т от температуры ионно-лучевого азотирования
(
j
= 2 мА/см
2
;
D
= 3
10
19
см
–2
).
Можно видеть, что для стали 10Х17Н13М2Т магнитная проницаемость
модифицированных слоев, характеризуемая величиной
, увеличивается с ростом
температуры обработки от 620 К и выходит на уровень максимальных значений после
облучения при 670-720 К. Дальнейшее повышение температуры имплантации приводит к
существенному снижению магнитной проницаемости азотированного слоя вследствие
увеличения размера частиц
-фазы [7]. Коэрцитивная сила, характеризуемая величиной
Н
,
выходит на уровень максимальных значений после обработки при 770-820 К и несколько
снижается после обработки при 870 К.
Модифицирование поверхностного слоя стали ионами азота позволяет существенно
повысить ее прочностные и триботехнические свойства. На рисунке 5 приведены зависимости
весового износа
Q образцов стали 10Х17Н13М2Т, обработанных по различным режимам, от
пути трения при испытаниях в условиях трения без смазочного материала.
В исходном неимплантированном состоянии сталь 10Х17Н13М2Т имеет
относительно низкую износостойкость и величина интенсивности весового изнашивания
составляет I
q
23,4
10
-3
мг/м. Ионно–лучевая обработка концентрированными потоками
ионов азота при 620-670 К, приводящая к формированию тонких модифицированных слоев
толщиной до 5 мкм (рисунок 5), не обеспечивает существенного возрастания
износостойкости поверхности стали в условиях контактного фрикционного взаимодействия